DE102005026418A1 - Mirror carrier for optical mirror, has mirror body manufactured from aluminum alloy with silicon concentration that is selected such that thermal expansion coefficient of body is adjusted to thermal expansion coefficients of polishing layer - Google Patents

Mirror carrier for optical mirror, has mirror body manufactured from aluminum alloy with silicon concentration that is selected such that thermal expansion coefficient of body is adjusted to thermal expansion coefficients of polishing layer

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    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/181Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation

Abstract

The carrier has a mirror body (2) that is manufactured from an aluminum alloy with a pre-determined silicon concentration, and a polishing layer (3) that is arranged on the mirror body. The concentration in the alloy is selected in such a manner that the thermal expansion coefficient of the body is adjusted to the thermal expansion coefficients of the polishing layer. The layer has a polished surface with specified roughness. Independent claims are also included for the following: (1) a mirror with a mirror carrier (2) a method for manufacturing a mirror carrier.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spiegelträger mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, insbesondere einen Spiegelträger für einen optischen Spiegel, wie z. The invention relates to a mirror support with the features of the preamble of claim 1, in particular a mirror substrate for an optical mirror such. B. einen Metallspiegel. As a metal mirror. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen optischen Spiegel mit einem derartigen Spiegelträger, die Verwendung von AlSi-Legierungen zur Herstellung eines Spiegelträgers und ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegelträgers. The invention further relates to an optical mirror with such a mirror support, the use of AlSi alloys for manufacturing a mirror support and a method of manufacturing a mirror support.
  • In der optischen Mess- oder Signaltechnik besteht ein starker Bedarf an Spiegeln mit komplexen Oberflächen (zB Freiform-Optiken, Asphären), an die in Bezug auf die Genauigkeit der Formgebung hohe Anforderungen gestellt werden. In the optical measurement or signal technology, there is a strong need for mirrors with complex surfaces (such as free-form lenses, aspherical surfaces) to which are provided in relation to the accuracy of the shaping demanding. Ein Spiegel umfasst typischerweise einen Spiegelträger mit der gewünschten Oberfläche, auf der eine oder mehrere Reflektionsschichten angeordnet sind. A mirror typically comprises a mirror substrate having the desired surface, are disposed on the one or more reflective layers. Der Spiegelträger z. The mirror support such. B. aus Aluminium, Kupfer oder Messing wird z. Example, from aluminum, copper or brass is z. B. mit einem Diamantwerkzeug zerspanend bearbeitet, bis die gewünschte Form der Oberfläche erreicht ist. B. processed with a diamond tool by machining, until the desired shape of the surface is achieved. Bekannte Verfahren der Ultrapräzisionsbearbeitung, wie z. Known methods of ultra-precision machining such. B. Diamantdrehen oder -fräsen bieten so die Möglichkeit, Metalloptiken mit z. As diamond turning or milling offer the opportunity, metal optics with z. B. sphärischen oder asphärischen Oberflächen mit Formabweichungen < 200 nm bei einem Bauteildurchmesser von 100 mm und Rauheiten (RMS) im Bereich von 2 bis 5 nm herzustellen. B. produce spherical or aspherical surface with deviations in shape <200 nm at a part diameter of 100 mm and roughness (RMS) in the range of 2 to 5 nm. Durch die Anwendung des Zerspanens ist die erreichbare Rauhigkeit und Formtreue auf Werte beschränkt, die ggf. für Anwendungen im Infrarotbereich genügen, für kürzere Wellenlängen jedoch unzureichend sind. Through the application of machining the achievable roughness and dimensional accuracy is limited to values ​​that satisfy, if necessary, for applications in the infrared, however, are insufficient for shorter wavelengths.
  • Es ist bekannt, dass die Rauhigkeit und Formabweichungen durch eine Fein- oder Korrekturpolitur vermindert werden können. It is known that the roughness and shape deviations can be reduced by correction or fine polishing. Hierzu werden Spiegelträger mit einem Spiegelkörper, z. For this mirror carriers with a mirror body such. B. aus Aluminium und mit einer Polierschicht, zB aus einer amorphen Nickel-Phosphor-Zusammensetzung verwendet, die der Politur unterzogen wird. which is subjected to the polishing, of aluminum, with a polishing layer, for example of an amorphous nickel-phosphorus composition used.
  • Die Materialien des Spiegelkörpers und der Polierschicht werden unter Bezug auf verschiedene Anforderungen ausgewählt. The materials of the mirror body and the polishing layer are selected with reference to various requirements. Während der Substratkörper, insbesondere für bewegliche optische Spiegel leicht und dennoch formstabil sein soll, muss die Polierschicht polierbar und gegenüber den Umgebungsbedingungen (Sauerstoff, Feuchtigkeit) inert sein. While the substrate body, in particular for movable optical mirrors and easy to nevertheless be dimensionally stable, the polishing layer should be polished and against the ambient conditions (oxygen, humidity) be inert. Aus diesem Grund bestehen der Spiegelkörper und die Polierschicht in der Regel aus verschiedenen Materialien. For this reason, the mirror body and the polishing layer are typically made of different materials. Nachteilig an der Zusammensetzung verschiedener Materialien ist, dass die herkömmlichen Materialkombinationen erhebliche Unterschiede der thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. A disadvantage of the composition of materials, that the conventional combinations of materials having significant differences in the thermal expansion coefficient. Beispielsweise beträgt der thermische Ausdehnungskoeffizient der verbreitet als Substratkörper verwendeten Aluminiumlegierung Al6061 (siehe zB WO 2004/077114, For example, the thermal expansion coefficient of the aluminum alloy used widely as a substrate body is AL6061 (see for example WO 2004/077114, US 6 350 176 US 6,350,176 ) 23.8·10 –6 /K, während eine NiP-Polierschicht typischerweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 12·10 –6 /K aufweist. ) 23.8 · 10 -6 / K, while a NiP polishing layer typically has a thermal expansion coefficient of 12 × 10 -6 / K. Wenn optische Spiegel mit einem derart zusammengesetzten Spiegelträger bei der Anwendung einem Temperaturwechsel ausgesetzt sind, führen die verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie bei einem Bimetallelement zu Deformationen oder Spannungen, welche die optische Funktion erheblich beeinträchtigen und bis zum Funktionsausfall führen können. When optical mirrors are exposed to such a composite mirror carrier in the application of a temperature change, the different thermal expansion coefficients lead as in a bimetal element to deformations or stresses that can significantly affect the optical function and lead to the loss of function.
  • Aufgrund der mechanischen Anforderungen an die Spiegelkörper sind bisher nur wenige Materialien für die Spiegelkörper verfügbar, zu denen neben der oben genannten Aluminiumlegierung Al6061 auch Beryllium zählt. Due to the mechanical demands on the mirror body only a few materials for the mirror bodies are currently available, which include the aforementioned aluminum alloy AL6061 also beryllium counts. Die Verwendung von Beryllium ist nachteilig, da Beryllium giftig und sehr teuer ist. The use of beryllium is disadvantageous because beryllium is toxic and very expensive. In der Praxis wird zur Vermeidung der oben genannten Fehlanpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten bisher versucht, die Polierschicht aus einem Material herzustellen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient an die Wärmeausdehnung des Spiegelkörpers angepasst ist. In practice, the aforementioned mismatch of the thermal expansion coefficient is previously been attempted to produce the polishing layer of a material whose thermal expansion coefficient is matched to the thermal expansion of the mirror body to avoid. Der Nachteil dieses Konzepts besteht darin, dass Erfahrungen, die beim Polieren der üblicherweise verwendeten Materialien für Polierschichten, wie z. The disadvantage of this approach is that experience in polishing the materials usually used for polishing layers such. B. NiP vorliegen, nicht ohne weiteres auf die Polierbearbeitung anderer Materialien übertragen werden können. B. NiP exist, can not be readily transferred to the polishing process other materials. Des Weiteren muss die Polierschicht mit den auf diesen abgeschiedenen Materialien der Reflektionsschichten verträglich sein. Furthermore, should the polishing layer be compatible on these deposited materials of reflective layers with.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Spiegelträger bereitzustellen, mit dem die Nachteile der herkömmlichen Spiegelträger überwunden werden und der insbesondere eine verbesserte Temperaturstabilität aufweist. The object of the invention is to provide an improved mirror substrate, with which the disadvantages of the conventional mirror support be overcome, and in particular having an improved temperature stability. Der Spiegelträger soll des weiteren eine für Anwendungen bewegter Spiegel ausreichend geringe Massendichte und eine hohe mechanische Stabilität aufweisen. The mirror support should have a sufficiently low for further applications moving mirror mass density and a high mechanical stability. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Spiegelträgers, insbesondere für optische Spiegel bereitzustellen. The object of the invention is also to provide an improved method for manufacturing a mirror support, in particular for optical mirrors.
  • Diese Aufgaben werden durch einen Spiegelträger, einen Spiegel und ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 8 und 11 gelöst. These objects are achieved by a mirror support, a mirror and a method having the features of claims 1, 8 and 11. Fig. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments and applications of the invention result from the dependent claims.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt basiert die Erfindung auf der allgemeinen technischen Lehre, einen Spiegelträger mit einem Spiegelkörper bereitzustellen, der aus einer Aluminium-Silizium-Legierung (AlSi-Legierung) hergestellt ist und eine Polierschicht trägt, wobei der Spiegelkörper durch einen vorbestimmten Silizium-Anteil einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Polierschicht angepasst ist. According to a first aspect, the invention is based on the general technical teaching of providing a mirror substrate having a mirror body made of an aluminum-silicon alloy (AlSi-alloy) is made and transmits a polishing layer, wherein the mirror body a by a predetermined silicon content has thermal expansion coefficient which is matched to the coefficient of thermal expansion of the polishing layer. Die Erfinder haben festgestellt, dass AlSi-Legierungen verfügbar sind, die einerseits den mechanischen Anforderungen an einen Spiegelkörper genügen und andererseits über die Auswahl des Siliziumgehalts eine Anpassung an das Material der Polierschicht ermöglichen. The inventors have found that AlSi alloys are available, on the one hand satisfy the mechanical requirements of a mirror body and on the other hand, allow on the selection of the silicon content to adapt to the material of the polishing layer. Im Unterschied zum herkömmlichen Konzept, bei dem nach einem passenden Material der Polierschicht gesucht wurde, basiert die Erfindung auf der Anpassung des Spiegelkörpers an die gegebenen thermischen Eigenschaften der verwendeten Polierschicht. In contrast to the conventional approach has been in the search for a suitable material of the polishing layer, the invention is based on the adjustment of the mirror body to the given thermal properties of the polishing layer used.
  • Der Silizium-Gehalt in der AlSi-Legierung ist so bemessen, dass eine Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Spiegelkörpers an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Polierschicht erreicht wird. The silicon content in the AlSi alloy is such that an adjustment of the thermal expansion coefficient of the mirror body is achieved to the thermal expansion coefficient of the polishing layer. Mit dem Begriff „Anpassung" wird hier eine derartige Annäherung der Ausdehnungskoeffizienten bezeichnet, dass die Differenz zwischen den Ausdehnungskoeffizienten des Spiegelkörpers und der Polierschicht kleiner als 5·10 –6 /K, vorzugsweise kleiner als 3·10 –6 /K ist. Besonderes bevorzugt sind Ausführungsformen der Erfindungen, bei denen die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Spiegelkörpers und der Polierschicht im wesentlichen gleich sind (Differenz insbesondere < 0.5·10 –6 /K). By the term "adaptation" Special here is such an approximation of the expansion coefficients indicates that the difference between the expansion coefficients of the mirror body and the polishing layer is less than 5 x 10 -6 / K, preferably less than 3 x 10 -6 / K. Preferably are embodiments of the inventions, in which the thermal expansion coefficient of the mirror body and the polishing layer are substantially the same (difference in particular <0.5 · 10 -6 / K).
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Spiegelkörper aus einer AlSi-Legierung mit einem derartigen Silizium-Gehalt, dass der thermische Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von –50 °C bis +50 °C, vorzugsweise im Bereich von –10 °C bis +25 °C im Bereich von 9·10 –6 /K bis 16·10 –6 /K liegt. According to a preferred embodiment of the invention, the mirror body from an AlSi alloy with a silicon content such that the thermal expansion coefficient in the temperature range from -50 ° C to +50 ° C, preferably in the range of -10 ° C to +25 ° C to 16 × 10 -6 / K in the range from 9 × 10 -6 / K. Mit einem derartigen Spiegelkörper wird eine besonders gute Anpassung an typischerweise verwendete Materialien von Polierschichten erzielt. With such a mirror body, a particularly good fit to typically used materials of polishing layers is achieved. Vorzugsweise wird eine AlSi-Legierung mit einem Silizium-Gehalt im Bereich 25% bis 50% (Masse-%), besonders bevorzugt im Bereich von 30% bis 45% verwendet. Preferably, an AlSi-alloy (% by mass) having a silicon content in the range 25% to 50%, particularly preferably in the range of 30% to 45%.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass AlSi-Legierungen mit einem Silizium-Gehalt in diesem Bereich kommerziell zum Beispiel für mechanische Bauteile für die Automobilindustrie verfügbar sind (siehe zum Beispiel K. Hummert et al. in "Metall", Bd. 9, 1999, S. 496 ff.) und hervorragende Eigenschaften in Bezug auf die Bearbeitungsfähigkeit, zB durch zerspanendes Oberflächenformen und in Bezug auf die mechanische Stabilität aufweisen. The inventors have found that AlSi alloys are commercially available, for example, for mechanical parts for the automotive industry with a silicon content in this range (for example, see K. Hummert et al. In "Metal", vol. 9, 1999, p have. 496 ff.) and excellent properties with respect to workability, for example by the cutting surface shapes and with respect to the mechanical stability.
  • Verfügbare AlSi-Legierungen sind zB in der Legierungsserie CE7, CE9, CE11, CE13 und CE17 des Herstellers Osprey Ltd. Available AlSi alloys are for example in the alloy series CE7, CE9, CE11, CE13 and CE17 the manufacturer Osprey Ltd. oder der Legierung Dispal (registrierte Marke) des Herstellers Peak Werkstoff GmbH gegeben. or alloy Dispal (registered trademark) manufactured by Peak Werkstoff GmbH given.
  • Wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Spiegelkörper aus einer AlSi-Legierung mit einem Silizium-Gehalt von 35% bis 42% hergestellt ist, werden besonders hohe Werte der Steifigkeit und des Elastizitätsmoduls erreicht, was sowohl für Leichtgewichtsanwendungen als auch für die Einstellung einer hohen Formgenauigkeit von Vorteil ist. When made in accordance with a particularly preferred embodiment of the invention, the mirror body made of an AlSi alloy with a silicon content of 35% to 42%, particularly high values ​​of stiffness and modulus of elasticity can be achieved, which a both for lightweight applications as well as for the setting is high dimensional accuracy advantage.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass die Zusammensetzung des Spiegelkörpers so gewählt werden kann, dass eine hohe Variabilität bei der Anpassung an verschiedene Materialien der Polierschicht gegeben ist. A further advantage of the invention is that the composition of the mirror body can be chosen so that a high degree of variability is given to adapt to different materials of the polishing layer. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Polierschicht aus einer Nickel-Phosphor-Zusammensetzung gebildet ist, die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 11·10 –6 /K bis 13·10 –6 /K aufweist. However, particularly preferred is an embodiment of the invention, wherein the polishing layer is formed of a nickel-phosphorus composition having a thermal expansion coefficient in the range of 11 · 10 -6 / K to 13 x 10 -6 / K. Die Verwendung einer NiP-Polierschicht besitzt den besonderen Vorteil, dass beim Polieren dieses Materials unter Fachleuten weitreichende Erfahrungen bestehen. The use of a NiP polishing layer has the particular advantage that there are wide-ranging experience in polishing this material among professionals. Erfindungsgemäße Spiegelträger können somit den selben Polierprozeduren unterzogen werden, wie sie von herkömmlichen Spiegelträgern bekannt sind. Mirror carrier of the invention can be subjected to the same polishing procedures so as they are known from conventional mirror substrates.
  • Wenn der erfindungsgemäße Spiegelträger gemäß einer weiteren Variante eine Polierschicht mit einer RMS-Rauhigkeit aufweist die kleiner oder gleich 1 nm ist, ergeben sich weitere Vorteile für die Anwendung eines mit dem Spiegelträger ausgestatteten Spiegels für Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich oder kürzere Wellenlängen. When the mirror carrier of the invention comprises according to a further variant, a polishing layer having an RMS roughness is less than or equal to 1 nm, there are further advantages for use of a vehicle equipped with the mirror support mirror for wavelengths in the visible spectral range or shorter wavelengths.
  • Unabhängige Gegenstände der Erfindung sind des Weiteren ein Spiegel, insbesondere ein optischer Spiegel, wie z. Independent objects of the invention are further a mirror, in particular an optical mirror such. B. ein Metallspiegel mit dem erfindungsgemäßen Spiegelträger und mindestens einer Reflektionsschicht, die Verwendung einer AlSi-Legierung mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 9·10 –6 /K bis 16·10 –6 /K als Spiegelkörper für einen derartigen Spiegel und insbesondere die Verwendung der Legierungen Dispal (registrierte Marke) oder CE13F (Produktbezeichnung) als Spiegelkörper. B. a metal mirror with the inventive mirror support and at least a reflection layer, the use of an AlSi alloy with a thermal expansion coefficient in the range of 9 x 10 -6 / K to 16 x 10 -6 / K as a mirror body for such a mirror, and especially the use of the alloys Dispal (registered trademark) or CE13F (product name) as a mirror body. Ein erfindungsgemäßer Spiegel ist zum Beispiel ein Scanner-Spiegel, der für eine Scan-Frequenz von bis zu 1 kHz oder darüber ausgelegt ist. A mirror according to the invention is for example a scanner mirror which is a scanning frequency of up to 1 kHz or rated it. Für Scanner-Spiegel mit einer relativ hohen Masse (zum Beispiel bis zu 4 kg) liegt die Scan-Frequenz in einem geringeren Frequenzbereich von z. For scanning mirror with a relatively high mass (e.g., up to 4 kg) is the scan frequency in a lower frequency range of z. B. 1 Hz bis 300 Hz. B. 1 Hz to 300 Hz.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt basiert die Erfindung auf der allgemeinen technischen Lehre, ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegelträgers bereitzustellen, bei dem eine Polierschicht auf einem Spiegelkörper abgeschieden wird, der aus einer AlSi-Legierung mit einem derartigen Silizium-Gehalt gebildet ist, dass die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Spiegelkörpers und der Polierschicht zueinander angepasst sind. According to a second aspect, the invention is based on the general technical teaching of providing a method of manufacturing a mirror support, in which a polishing layer is deposited on a mirror body which is formed from an AlSi alloy with such a silicon content that the coefficient of thermal expansion of the mirror body and the polishing layer are adapted to one another.
  • Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Verbund aus dem Spiegelkörper und der auf dessen Oberfläche abgeschiedenen Polierschicht einer Temperung unterzogen wird, kann vorteilhafterweise eine Stabilisierung der Materialpaarung aus dem Spiegelkörper und der Polierschicht erreicht werden. When it is subjected according to a preferred embodiment of the invention, the composite of the mirror body and deposited on the surface of the polishing layer to tempering, advantageously a stabilization of the material pairing of the mirror body and the polishing layer can be achieved. Die Temperung erfolgt vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 180 °C bis 200 °C. The heat treatment is preferably carried out in a temperature range from 180 ° C to 200 ° C. Die Erfinder haben festgestellt, dass bei der Temperung in diesem Temperaturbereich ggf. nach der spanenden Oberflächenformung des Spiegelkörpers und nach der Abscheidung der Polierschicht noch vorhandene Restspannungen weitgehend beseitigt werden können, so dass der mit dem Spiegelträger hergestellte Spiegel eine hohe Stabilität und Reproduzierbarkeit der optischen Eigenschaften aufweist. The inventors have found that during the heat treatment in this temperature range the remaining voltage can be substantially eliminated, if necessary, after cutting surface forming the mirror body, and after the deposition of the polishing layer, so that the mirror produced with the mirror support has a high stability and reproducibility of the optical properties of having. Vorzugsweise folgt nach der Temperung ein Polieren der Polierschicht, um die gewünschte Form des Spiegelträgers mit einer minimierten Rauhigkeit herzustellen. Preferably followed by tempering, polishing of the polishing layer to produce the desired shape of the mirror carrier with a minimized surface roughness.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description of the accompanying drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 : eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiegels; Is a schematic sectional view of an embodiment of a mirror of the invention; und and
  • 2 2 : eine graphische Repräsentation der mit einem erfindungsgemäßen Spiegelträger erreichten Homogenität und Stabilität der Oberflächenform. A graphical representation of the homogeneity and stability achieved with an inventive mirror substrate the surface shape.
  • Die Erfindung wird im folgenden unter beispielhaftem Bezug auf einen optischen Spiegel mit einer ebenen Oberfläche beschrieben. The invention will be described in the following with exemplary reference to an optical mirror with a flat surface. Die Umsetzung der Erfindung ist nicht auf diese Spiegelform beschränkt, sondern entsprechend auch mit sphärisch oder asphärisch gekrümmten Spiegeln oder Freiform-Spiegeln möglich. The implementation of the invention is not limited to this mirror shape, but also possible in accordance with spherical or aspherical mirrors or free-form curved mirrors. Des weiteren werden die Vorteile der Erfin dung nicht nur mit den hier beispielhaft genannten AlSi-Legierungen, sondern auch mit abgewandelten Legierungen mit einem geeignet eingestellten Silizium-Gehalt erzielt. Further, the advantages of the dung OF INVENTION not only with the exemplified here AlSi-alloys, but also with modified alloys with a silicon content suitable set can be obtained.
  • 1 1 zeigt in schematischer Schnittansicht einen optischen Spiegel shows a schematic sectional view of an optical mirror 4 4 mit einem Spiegelträger with a mirror carrier 1 1 und einer Reflektionsschicht and a reflective layer 5 5 . , Der Spiegelträger The mirror support 1 1 umfasst einen Spiegelkörper comprises a mirror body 2 2 und eine Polierschicht and a polishing layer 3 3 . ,
  • Der Spiegelkörper The mirror body 2 2 besteht aus der AlSi-Legierung CE13F (42% Si), Hersteller: Osprey Ltd., und weist eine Dicke von 25 mm auf. consists of the AlSi-alloy CE13F (42% Si), manufacturer: Osprey Ltd., and has a thickness of 25 mm. Die Polierschicht The polishing layer 3 3 besteht aus chemisch oder galvanisch hergestelltem amorphem Nickel-Phosphor mit einem Phoshpor-Gehalt im Bereich von 7% bis 14% (vorzugsweise > 10%, z. B. 12%) und weist eine Dicke von rund 20 μm bis 40 μm auf. consists of chemically or electrically produced amorphous nickel-phosphorus having a Phoshpor content in the range of 7% to 14% (preferably> 10%, eg., 12%) and has a thickness of approximately 20 .mu.m to 40 .mu.m. Die laterale Ausdehnung des Spiegels The lateral extent of the mirror 4 4 weist z. z has. B. eine elliptische Form mit Hauptachsen der Längen 20 cm und 10 cm auf. As an elliptical shape 20 cm and 10 cm with the principal axes of the lengths. Der Spiegel The mirror 4 4 ist beispielsweise als Schwingspiegel in einem astronomischen Spiegelteleskop vorgesehen. is provided, for example as an oscillating mirror in an astronomical telescope. Die bei dieser Anwendung gewünschte Formgenauigkeit beträgt z. The desired in this application is, for accuracy. B. rund 60 nm bei einer Rauhigkeit (RMS > 1 nm). B. about 60 nm with a roughness (RMS> 1 nm). Im Teleskop ist der Spiegel mit einer Halteeinrichtung angebracht, die mit dem Spiegelkörper In a telescope, the mirror is fitted with a holding device, with the mirror body 3 3 verbunden ist. connected is. Die Halteeinrichtung umfasst zB drei Kugelkalotten, von denen der Spiegelkörper The holding device includes, for example, three spherical caps, of which the mirror body 3 3 spannungsfrei getragen wird. worn-energized.
  • Der Spiegel The mirror 4 4 wird wie folgt hergestellt. is prepared as follows. Zunächst wird ein AlSi-Rohling mit dem zur Einstellung eines bestimmten thermischen Ausdehnungskoeffizienten geeignet gewählten Silizium-Gehalt bereitgestellt. First, an AlSi blank is provided with suitable for setting a specific coefficient of thermal expansion selected silicon content. Die konkrete Auswahl eines Silizium-Gehalts basiert auf den verfügbaren Materialdaten der verwendeten Legierung. The concrete selection of a silicon-content based on the available data of the material alloy used. Der Rohling wird mit herkömmlichen Hartmetallwerkzeugen oder Diamantwerkzeugen (z. B. PKD-Werkzeugen aus polykristallinem Diamant) bearbeitet. The blank is machined with conventional carbide tools or diamond tools (z. B. PCD tools of polycrystalline diamond). Da die erfindungs gemäß verwendeten AlSi-Legierungen im Vergleich zu herkömmlichen Spiegelkörpern einen erheblich höheren Siliziumanteil besitzen und daher relativ spröde sind, werden bei der spanenden Bearbeitung geringe Schnitttiefen und geringe Vorschübe bevorzugt eingestellt. Since the Al-Si alloys used according to the Invention possess a considerably higher silicon content compared to conventional mirror bodies, and therefore, are relatively brittle, low depths of cut and low feed rates are preferably set at the machining. Nach einer Vorfertigungs-Phase erfolgt eine Temperung, um eingebrachte Spannungen zu reduzieren. After a prefabrication stage, a heat treatment is effected in order to reduce stresses introduced. Die Temperung erfolgt vorzugsweise für eine Dauer von 6 h bei 350 °C. The heat treatment is preferably carried out for a period of 6 hours at 350 ° C. Anschließend folgt eine Nachbearbeitungs-Phase unter Verwendung der genannten Werkzeuge. Then, a post-processing phase is followed by using said tools.
  • Nach der Bereitstellung der Oberflächenform des Spiegelkörpers After providing the surface shape of the mirror body 2 2 folgt die Abscheidung der Polierschicht followed by deposition of the polishing layer 3 3 . , Die Beschichtung umfasst vorzugsweise ein stromloses Vernickeln, wie es an sich von den Herstellern der AlSi-Legierungen beschrieben wird. The coating preferably comprises an electroless nickel plating, as will be described per se by the manufacturers of AlSi alloys. Hierzu wird zuerst die Oberfläche des Spiegelkörpers For this purpose, first the surface of the mirror body 2 2 gereinigt und anschließend der Abscheidung unterzogen. cleaned and then subjected to the deposition. Nachdem die Polierschicht After the polishing layer 3 3 aufgebracht ist, folgt eine weitere Temperung für 6 h bei 190 °C, um Schichtspannungen im Materialverbund des Schichtträgers is applied, followed by a further annealing for 6 hours at 190 ° C to layer stresses in the material composite of the substrate 1 1 zu reduzieren. to reduce. Schließlich folgt die an sich bekannte Abschlusspolitur. Finally, the known per se final polish follows.
  • Zum Nachweis der Stabilität des Schichtträgers To demonstrate the stability of the substrate 1 1 unter Temperaturbeanspruchung wurden Schichtträger aus einem CE13F-Schichtkörper (Durchmesser: rd. 10 cm) mit einer 40 μm-NiP-Polierschicht interferometrischen Prüfungen bei einer Messwellenlänge von 633 nm unterzogen. under temperature stress layer support were prepared from a CE13F layered body (diameter: about 10 cm.) subjected to a 40 micron NiP polishing layer interferometric tests at a measuring wavelength of 633 nm. Nach einer Lagerung der Proben unter verschiedenen Temperaturbedingungen im Bereich von 50 °C bis 4 °C konnten bei der Prüfung der Oberflächenform bei Raumtemperatur keine signifikanten Änderungen der Oberflächenform festgestellt werden, wie dies in der graphischen Darstellung der After storage of the samples under different temperature conditions ranging from 50 ° C to 4 ° C, no significant changes in the surface shape could be detected in the examination of surface shape at room temperature, as shown in the graph of 2 2 illustriert ist. is illustrated. Die Grauwerte in der graphischen Darstellung repräsentieren bestimmte Oberflächenhöhen entsprechend der im linken Teil von The gray values ​​in the graph represent certain surface heights corresponding to the left part of 2 2 gezeigten Skala von –150 nm bis 480 nm. Die Grauwerte verdeut lichen die hohe Homogenität der Oberflächenform auf der gesamten Oberfläche der Polierschicht. shown scale of -150 nm to 480 nm. The gray values ​​verdeut union the high homogeneity of the surface shape on the entire surface of the polishing layer.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features disclosed in the foregoing description, the drawings and the claims of the invention may, both separately and in combination for realizing the invention in various embodiments.

Claims (14)

  1. Spiegelträger ( Mirror support ( 1 1 ), umfassend: – einen Spiegelkörper ( ), Comprising: - a mirror body ( 2 2 ), der aus einer Aluminium-Legierung mit einem vorbestimmten Silizium-Gehalt hergestellt ist, und – eine Polierschicht ( (A polishing layer -), which is made of an aluminum alloy with a predetermined silicon content, and 3 3 ), die auf dem Spiegelkörper ( ), Which (on the mirror body 2 2 ) angeordnet ist; ) Is disposed; dadurch gekennzeichnet , dass – der Silizium-Gehalt in der Aluminium-Legierung so gewählt ist, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Spiegelkörpers ( characterized in that: - the silicon content is selected in the aluminum alloy so that the thermal expansion coefficient of the mirror body ( 2 2 ) an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Polierschicht ( ) (The coefficients of thermal expansion of the polishing layer 3 3 ) angepasst ist. ) Is adjusted.
  2. Spiegelträger nach Anspruch 1, bei dem der Silizium-Gehalt in der Aluminium-Legierung so gewählt ist, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Spiegelkörpers ( Mirror support according to claim 1, wherein the silicon content in the aluminum alloy is selected such that the thermal expansion coefficient of the mirror body ( 2 2 ) bei Temperaturen von –50 °C bis 50 °C im Bereich von 9·10 –6 /K bis 16·10 –6 /K liegt. ) · 10 -6 / K to 16 x 10 -6 / K is at temperatures from -50 ° C to 50 ° C in the range of. 9
  3. Spiegelträger nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Silizium-Gehalt in der Aluminium-Legierung im Bereich von 25 % bis 50 % gewählt ist. Mirror support according to claim 1 or 2, wherein the silicon content is selected in the aluminum alloy in the range of 25% to 50%.
  4. Spiegelträger nach Anspruch 3, bei dem der Silizium-Gehalt in der Aluminium-Legierung im Bereich von 30 % bis 45 % gewählt ist. Mirror support according to claim 3, wherein the silicon content is selected in the aluminum alloy in the range of 30% to 45%.
  5. Spiegelträger nach Anspruch 4, bei dem der Silizium-Gehalt in der Aluminium-Legierung 35 % bis 42 % beträgt. Mirror support according to claim 4, wherein the silicon content in the aluminum alloy is 35% to 42%.
  6. Spiegelträger nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Polierschicht ( Mirror support according to at least one of the preceding claims, in which (the polishing layer 3 3 ) aus NiP hergestellt ist. ) Is made of NiP.
  7. Spiegelträger nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Polierschicht ( Mirror support according to at least one of the preceding claims, in which (the polishing layer 3 3 ) eine polierte Oberfläche mit einer Rauhigkeit von höchstens 1 nm RMS aufweist. ) Has a polished surface having a roughness of not more than 1 nm RMS.
  8. Spiegel ( Mirror ( 4 4 ), der umfasst: – einen Spiegelträger ( ), Comprising: - a mirror support ( 1 1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, und – mindestens eine Reflektionsschicht ( ) According to at least one of the preceding claims, and - (at least one reflective layer 5 5 ), die auf der Polierschicht ( ), Which (on the polishing layer 3 3 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  9. Verwendung einer Aluminium-Legierung als Spiegelkörper ( Use of an aluminum alloy (as a mirror body 2 2 ), wobei die Aluminium-Legierung einen Silizium-Gehalt derart aufweist, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Spiegelkörpers ( ), Wherein the aluminum alloy has a silicon content such that the thermal expansion coefficient of the mirror body ( 2 2 ) bei Temperaturen von –50 °C bis 50 °C im Bereich von 9·10 –6 /K bis 16·10 –6 /K liegt. ) · 10 -6 / K to 16 x 10 -6 / K is at temperatures from -50 ° C to 50 ° C in the range of. 9
  10. Verwendung von einer Aluminium-Legierung als Spiegelkörper ( Use of an aluminum alloy (as a mirror body 2 2 ), die einen Silizium-Gehalt im Bereich von 25 % bis 50 % aufweist. ), Which has a silicon content ranging from 25% to 50%.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Spiegelträgers ( A process for the preparation of a mirror carrier ( 1 1 ), mit den Schritten: – Bereitstellung eines Spiegelkörpers ( ), Comprising the steps: - providing a mirror body ( 2 2 ) aus einer Aluminium-Legierung mit einem vorbestimmten Silizium-Gehalt, und – Deposition einer Polierschicht ( ) Of an aluminum alloy with a predetermined silicon content, and - (deposition of a polishing layer 3 3 ) auf dem Spiegelkörper ( ) (On the mirror body 2 2 ), dadurch gekennzeichnet, dass – ein Spiegelkörper ( ), Characterized in that - a mirror body ( 2 2 ) verwendet wird, dessen Silizium-Gehalt in der Aluminium-Legierung so eingestellt ist, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Spiegelkörpers ( ) Is used, the silicon content is set in the aluminum alloy so that the thermal expansion coefficient of the mirror body ( 2 2 ) an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Polierschicht ( ) (The coefficients of thermal expansion of the polishing layer 3 3 ) angepasst ist. ) Is adjusted.
  12. Verfahren nach Anspruch 12, mit dem weiteren Schritt: – Temperung des Verbundes aus dem Spiegelkörper ( The method of claim 12, further comprising the step of: - (annealing of the composite of the mirror body 2 2 ) und der Polierschicht ( ) And the polishing layer ( 3 3 ). ).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Temperung bei einer Temperatur im Bereich von 180 °C bis 200 °C erfolgt. The method of claim 12, wherein the annealing is performed at a temperature ranging from 180 ° C to 200 ° C.
  14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, mit dem weiteren Schritt: – Polieren der Oberfläche der Polierschicht ( A method according to any one of claims 11 to 13, comprising the further step of: - (polishing the surface of the polishing layer 3 3 ). ).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009039400A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh The reflective optical element for use in an EUV system
DE102009040785A1 (en) 2009-09-09 2011-03-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Substrate made of an aluminum-silicon alloy, or crystalline silicon, metal mirrors, to processes for its preparation and its use
WO2012028613A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Substrate for mirrors for euv lithography
DE102011080052A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror optical system including mirrors and method for the production of a mirror

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4643543A (en) * 1986-01-27 1987-02-17 Atlantic Richfield Company Mirror optic article
US20040066566A1 (en) * 2002-08-23 2004-04-08 Michael Trunz Holding device for an optical element

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4643543A (en) * 1986-01-27 1987-02-17 Atlantic Richfield Company Mirror optic article
US20040066566A1 (en) * 2002-08-23 2004-04-08 Michael Trunz Holding device for an optical element

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.Gebhardt: Zwischenbericht des Fraunhofer-Insti- tuts IOF: "Piston Mirror for LINC", 01.11.2004 *
Photonics Technology World, June 2000: New Process Developed for Telescope Mirror Manufacture
Photonics Technology World, June 2000: New ProcessDeveloped for Telescope Mirror Manufacture *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009039400A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh The reflective optical element for use in an EUV system
DE102009039400A8 (en) * 2009-08-31 2011-06-01 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh The reflective optical element for use in an EUV system
US8342701B2 (en) 2009-08-31 2013-01-01 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh Reflective optical element for use in an EUV system
DE102009040785A1 (en) 2009-09-09 2011-03-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Substrate made of an aluminum-silicon alloy, or crystalline silicon, metal mirrors, to processes for its preparation and its use
WO2011029603A1 (en) 2009-09-09 2011-03-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V Substrate made of an aluminum-silicon alloy or crystalline silicon, metal mirror, method for the production thereof, and use thereof
JP2013504095A (en) * 2009-09-09 2013-02-04 フラオンホファー−ゲゼルシャフト・ツア・フェルデルング・デア・アンゲヴァンテン・フォルシュング・エー・ファオ Aluminum - base material made of a silicon alloy or crystalline silicon, metallic mirror, their preparation and use thereof
US20130057952A1 (en) * 2009-09-09 2013-03-07 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Substrate made of an aluminum-silicon alloy or crystalline silicon, metal mirror, method for the production thereof, and use thereof
WO2012028613A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Substrate for mirrors for euv lithography
US8976927B2 (en) 2010-08-30 2015-03-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Substrate for mirrors for EUV lithography
DE102011080052A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Mirror optical system including mirrors and method for the production of a mirror

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